Жизнь на берегу Вселенной

Рэй Пьочь. Строительство космического города, 1956.
Иллюстрация из альбома Out of the Time, 1999

«Плавать по морю необходимо, а чтобы жить – так можно и не жить». Это один из многочисленных поэтизированных переводов древнего выражения Navigarenecesseestviverenonestnecesse.

Боевой клич человечества

Гордое изречение, разумеется, гораздо шире, чем просто констатация крайней важности мореплавания. Это боевой клич человечества, постоянно развивающегося человечества, движущегося вперед.

На том историческом этапе, когда жили мастера таких лапидарных высказываний, для движения вперед нужно было преодолевать море. Потом преодолевать пришлось очень многое, чтобы выходить на новые и новые уровни развития. И вот сегодня современным аналогом моря, по которому необходимо плавать, для нас стали космос, Вселенная. Мы уютно устроились в маленькой гавани великого космоса на нашей прекрасной Земле. Обжились, приспособили ее для себя. Далеко не всегда бережно, по-хозяйски. Мы живем на берегу Вселенной. Научились совершать небольшие плавания в ближайшей к Земле зоне. Буквально у береговой линии. А дальше – бескрайние просторы.

Принципиально ситуация весьма напоминает ситуацию времен формирования приведенного в начале изречения. Взгляд с берега в неизвестность, украшенную домыслами и легендами, и осознание необходимости начинать путь.

Нам сегодня кажется, что мы уже многое знаем о Вселенной. Но факт установления того, что 96% Вселенной – это темная (то есть неизвестная) энергия и темная материя, говорит о явной неполноте наших знаний. Необходимо двигаться дальше. «Плавать по морю необходимо…». Иначе большая часть творческого потенциала замкнется на одинаково вредных для будущего усовершенствованиях оружия и развлечений. Без великих целей мир скатится в варварство. С iPad в руках.

В ожидании шестой волны

Так на чем же мы поплывем по морю? Увы, возможности небогатые. 55 лет тому назад Советским Союзом был запущен первый спутник. Через четыре года – всего четыре года! – Юрий Алексеевич увидел Землю из космоса. Еще спустя восемь – всего восемь! – лет Нил Армстронг ступил на лунную поверхность. Потрясающая, невероятно крутая линия развития возможностей человека. Если бы продлить ее под тем же углом до нашего времени (43 года от последнего упомянутого события), то на Марсе яблони должны были бы уже плодоносить. Но, увы, эта кривая стала практически горизонтальной.

Возможности человечества в этой сфере стали развиваться очень медленно. Стали глупее люди, не стало сильных фигур? Нет, был полностью освоен научный и промышленный фундамент, построенный к тому времени общими усилиями всех стран. На нем за счет вспышки высокой космической активности была выстроена некая надстройка, правда не приведшая к качественно новой технологической эпохе.

В кондратьевской теории технологических волн третьей волной (с 1875 года) обозначена эпоха стали, электричества и тяжелой промышленности, четвертой волной (с 1908 года) – эпоха нефти, автомобиля и массового производства, пятой волной (с 1971 года) – эпоха информации и телекоммуникации. Все в ожидании шестой волны – эпохи, или био, или нанотеха, или новой энергетики, или полной экологизации индустрии. Развив для своих нужд задел третьей, четвертой и пятой технологических волн, космическая отрасль не стала инициатором новой волны. Совсем не тот масштаб.

При всем общественном звучании, особенно в недалеком прошлом, при годовом вкладе, например в России, на уровне стоимости десятков километров московских дорог говорить о серьезном влиянии космонавтики на мировую экономику не приходится. И космические технологии либо почти заморозились, как в случае ракетных двигателей, либо в лучшем случае тянутся за технологиями других, более динамичных областей.

Конечно, результаты прикладной космической деятельности активнейшим образом используются как раз в рамках эпохи информации и телекоммуникаций. В связи с ее потребностями достигнут впечатляющий рост характеристик космических аппаратов, обеспечивающих наблюдение Земли в различных спектрах. Создано в дополнение к магнитному и гравитационному полю Земли рукотворное навигационное поле. Мощность бортовых ретрансляторов выросла за последнюю четверть века на порядок, что позволило достичь огромных скоростей передачи информации. Правда, Артур Кларк ехидно, но очень метко заметил: «Чем совершеннее техника передачи информации, тем более заурядным, пошлым, серым становится ее содержание».

На чем же нам плыть?

Итак, обществу потребовалось развитие характеристик прикладных космических аппаратов, и оно его получило. Обществу не требовался полет к другим планетам и технологии не развились? Нет, ситуация несколько сложнее.

В рамках известных физических законов уровень развития ракетно-космической техники близок к пределу. Химические топлива обеспечивают близкие к теоретически предельным характеристики. Прочность материалов тоже. По крайней мере до тех пор, пока из нанотрубок не удастся сплести длинную нить.

Разумеется, за счет улучшения процессов производства и оптимизации конструкции можно и нужно снижать стоимость, но кардинального улучшения технических характеристик ждать не приходится. А когда земляне за счет большого напряжения ресурсов все же доберутся до Марса, они преодолеют расстояние всего в несколько десятков световых минут. В работах же по космологии фигурируют кило-, мега-, гигапарсеки. Один парсек – это три световых года, то есть свет проходит это расстояние за три года. В рамках известных физических законов всё это недостижимо в принципе.

Закрываем мечту человечества? Нет, сосредоточиваемся на интенсивных исследованиях, продвигающих прогресс человечества по ряду направлений.

Направление первое – развитие фундаментальных знаний об основах мироздания. Тот факт, что все известные человеку физические законы однозначно приложимы только к 4% Вселенной, дает надежду на существование еще не познанных законов. Возможно, ситуация похожа на ситуацию XVII–XVIII веков, когда были известны законы механики и нарабатывались знания, позволившие в конце концов сформулировать законы электрического мира. И жизнь стала совершенно иной, невероятной с точки зрения века механики.

Наряду с исследованиями в области физики элементарных частиц – все знают о Большом адронном коллайдере (LHC) – большое значение имеют астрофизические исследования с помощью вынесенных за пределы атмосферы Земли телескопов, работающих в различных частях спектра. Советский Союз внес значительный вклад в развертывание таких исследований. Космические обсерватории «Астрон», «Гранат» в 80-е годы помогли совершить серьезный прорыв в этих исследованиях. Выдающиеся и даже сенсационные результаты их работы долгое время были одними из самых цитируемых.

В настоящее время у всех на слуху американский телескоп «Хаббл» с зеркалом диаметром 2,4 метра. Многократно ремонтируемый непосредственно на орбите, он до сих пор радует интересными результатами, а ему на замену готовится новый телескоп «Джеймс Уэбб».

Уже почти год работает российский телескоп «Спектр-Р» по программе «Радиастрон». С высокоточной антенной диаметром 10 метров и сверхчувствительными приемниками он вращается вокруг Земли на высоте 300 тыс. километров. При совместной работе с многочисленными наземными радиотелескопами «Спектр-Р» образует виртуальный радиотелескоп размером в 300 тыс. километров! Отсюда беспрецедентная разрешающая способность. Уже получены данные о внутренней структуре объекта, находящегося в 5 млрд. (именно миллиардах) световых лет.

Мы заглянули в невероятные дали, в глубокое прошлое Вселенной. Есть очень красивые научные гипотезы о Большом взрыве, черных дырах, кротовых норах и туннелях в пространстве-времени. Идет накопление данных. Полное понимание процессов образования Вселенной, ее эволюции, природы материи, энергии, гравитации, времени – впереди. Может быть, за 10 лет, может за 100 лет, но человечеству этот путь пройти необходимо, и, значит, нужно создавать все более совершенные космические инструменты, обслуживаемые и необслуживаемые, на разных орбитах и на поверхности Луны.

Путеводитель по системе

Второе направление усилий – полное понимание всех процессов образования и эволюции Солнечной системы. Это необходимо для прогнозирования дальнейшей судьбы нашей планеты. Почему одна из соседних планет – Марс представляет собой песчаную пустыню с пыльными бурями высотой до 20 км и только следами кислорода в очень разреженной холодной атмосфере? Почему вторая соседка – Венера представляет собой кислотный ад с температурой почти 500 градусов и давлением около 90 атмосфер? Есть ли еще где в Солнечной системе какая-нибудь форма жизни? А если была и исчезла, то почему?

Ответы на эти и подобные вопросы важны для определения правильной стратегии выживания человечества на Земле. Чтобы дать ответы на поставленные вопросы, нужно обладать возможностями посещать любые тела в пределах Солнечной системы, в том числе и астероиды.

Советский Союз занимал достойное место в развитии межпланетных технологий. К концу 1970-х годов было совершено 58 стартов к Луне, 29 из них выполнили свою задачу. В том числе трижды доставили грунт. США в этот же период совершили 39 стартов (в том числе 9 пилотируемых). Результативными можно считать 22 миссии. К Венере до конца 1980-х годов было запущено 29 советских миссий, 15 из них успешных. США ограничились 9 попытками, из которых 8 были успешными.

Затем в активности Советского Союза и России была длительная пауза, и теперь российским автоматическим аппаратам надо вновь обрести способность долетать, садиться, работать на поверхности различных небесных тел и возвращаться обратно. Начиная с Луны. Особенно учитывая новые факты о наличии льда на полюсах. К тому же есть версия, что лед этот наносили за миллиарды лет кометы, в том числе, может быть, и из других Галактик. То есть нам уже доставили почти на дом частицу других, очень далеких миров.

Марс, Венера, спутники Юпитера, астероиды типа Апофис и, конечно, Солнце (правда, без посадки) – вот цели автоматов-исследователей, обеспечивающих виртуальное присутствие человека во всех уголках Солнечной системы. В более отдаленной перспективе возможно и непосредственное участие человека в межпланетных миссиях, но только с четким осознанием целесообразности рисков и затрат.

Рвануть на Европу!

Третье направление усилий – вернуть космической технике роль двигателя технологического процесса. В рамках существующей технологической волны. А для этого задачи должны ставиться смелые и масштабные. Например, есть задача провести длительные исследования на поверхности очень интересного спутника Юпитера – Европы. Там есть лед, вода. Может быть, и жизнь. Но, если собрать космического разведчика на основе имеющихся технических решений – это задача нерешаемая в принципе: чрезвычайно высокая радиация. Поэтому Европейское космическое агентство разрабатывает программу миссии к Ганимеду, другому спутнику Юпитера, менее интересному, но более доступному. Теперь эта тоже сложнейшая программа может быть реализована, но ее влияние на технический прогресс будет ограниченно.

Но если все же на Европу? На основе новых решений, например, на основе принципов электронной вакуумной техники, с использованием свойств устойчивых к радиации растений или еще невесть чего, создать совершенно новые устройства, абсолютно устойчивые к радиации. Долгий путь, дорогой, но еще один шажок по пути расширения арсенала возможностей.

Или гораздо более актуальная задача для космической техники – очистка околоземного пространства от мусора. Впору уже издавать законы об обязанности каждого запускающего новый аппарат сводить с орбиты такое же по массе количество техногенных обломков. Быстро и без фантазий задачу можно решить и сегодня. Запускаем маневрирующий аппарат с нужным запасом топлива, стыкуемся с пассивным объектом и переводим его на орбиту затопления. Все решаемо, но в общем случае это будет стоить гораздо дороже запуска аналогичного по массе аппарата. Да и с точки зрения экологии все эти лишние запуски и затопления совсем ни к чему. Да и на технический прогресс влияние невеликое.

Альтернатива – создать что-то принципиально новое. Некий космический «техномонстр» захватывает мусор, разлагает на составляющие молекулы, часть использует в качестве рабочего тела, чтобы долететь до следующего объекта, а другую часть, используя принципы работы 3D-принтера, превращает в элементы новой космической станции. Ведь материалы в остатках спутников самые замечательные и уже доставлены на орбиту. Фантастика? Сегодня – да. Но само движение к этой цели будет двигать вперед и науку, и технику. Но измельчали цели, на которые замахивается суетливое сиюминутное человечество, да и денег жалко.

Две стороны космической деятельности

В итоге попробую сформулировать следующую мысль. В общей космической деятельности целесообразно четко разделить две области. Первая – использование космоса или эксплуатация космоса в прикладных целях: связь, навигация, дистанционное зондирование Земли и проч. и проч. Производство космических аппаратов для этих целей – типичная индустриальная деятельность.

В условиях рынка для привлечения заказчика необходимо производить массовый продукт с наименьшими затратами, наилучшими потребительскими характеристиками и в кратчайшие сроки. Для этого крайне важны унификация, применение проверенных решений с их постоянным эволюционным улучшением, отлаженность и неизбыточность всех процессов и используемых ресурсов. Эта область технологий, как и создание массовых средств выведения на космическую орбиту, прекрасно коммерциализируется.

Совершенно не коммерциализируется вторая область космической деятельности, о которой и говорилось в основном выше. Можно это назвать научным космосом, дальним космосом, фундаментальным космосом. Суть от этого не меняется. В рамках этого направления каждая миссия направлена на достижение нового уровня развития знаний, принципиально нового уровня технологий. Наряду с максимально возможным применением наработанных в прикладном космосе решений в каждом проекте приходится применять уникальные технологии и специфическое оборудование.

Для этой области характерна большая степень неопределенности, приводящая к повышенным рискам по срокам, затратам, по вероятности выполнения миссии. Реальный эффект от таких проектов может проявиться через много лет. Для успешной деятельности в этой области крайне важно использование существенно иных, чем в прикладном космосе, правил организации, финансирования и оценки результатов. Эта область космической деятельности полностью зависит от готовности государства вкладывать ресурсы в усилия по движению человечества вперед.

Россия, учитывая ее яркую космическую историю и далеко не нулевой сегодняшний уровень, вполне может быть достойным участником этого авангардного движения. Правда, если подсчитать затраты на космос за последние 20 лет в США, учитывая кроме средств NASA средства других ведомств, то станет ясно, что они превышают российские затраты в десятки раз. Но как только обнаруживается заметное отставание результатов деятельности российской космической промышленности от американского уровня, тотчас находятся причины: разгильдяйство, слабые руководители и проч. и проч. Неискоренима в России вера в чудо. Сказки, наверное, виноваты. Лежал Илья Муромец на печи тридцать лет и три года без всяких вложений в свое развитие, а потом встал и всех победил. Замечательно.

Все это было бы смешно, если бы не было так грустно. Безусловно, есть острейшая необходимость улучшений в отрасли. И в части структуры и организации работ, внедрения современной системы управления качеством, привлечения перспективных специалистов и мобильных частных структур. Но, учитывая осознание большей частью нашего общества важности российских позиций в космосе, проявляющееся в очень болезненном восприятии каждой неудачи, мы просто обречены быть великой космической державой. И, значит, должны не только выделять для этого существенные ресурсы, но предельно эффективно использовать их для достижения достойных целей. Космос без нас будет существовать всегда, у нас без него шансов практически нет. Navigarenecesse...